JP3678541B2 - Phase correction circuit, phase correction DLL circuit, multi-phase clock generation DLL circuit, and semiconductor device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信回路や、MPU、メモリ又はロジックLSI等の半導体装置に用いられる位相補正回路、位相補正DLL回路、多位相クロック生成DLL回路及びこれらの回路のいずれかを備えた半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
VCOを用いた多位相クロック生成DLL回路では、位相同期精度が高いが、VCOの入力にノイズが乗ると同期がずれ、また、同期するまでの時間であるロックタイムが比較的長く、さらにスタンバイ時の消費電流が多い。しかも、このDLL回路は、アナログ信号を高精度に処理するため、製造プロセスの変動により回路特性が変化し易い。
【0003】
これに対し、論理ゲートの遅延段数を制御する多位相クロック生成DLL回路では、デジタル信号処理であるため、ロックタイムが比較的短く、スタンバイ時の消費電流が少なく、さらに、ノイズや製造プロセスの変動の影響を受け難く、しかも、設計がアナログDLL回路に比して容易である。
図15は、従来のデジタルの多位相クロック生成DLL回路の概略構成を示す。
【0004】
多位相クロック生成回路10は、供給されるレファランスクロックCLKの位相をθ、2θ、3θ、・・・、nθシフトさせた生成クロックφ1〜φnを作成して出力する。図16は、n=6の場合の生成クロックφ1〜φ6を、レファランスクロックCLKと共に示す。
位相比較回路12は、生成クロックφnの位相がレファランスクロックCLKに一致するように、双方向シフトレジスタ11にシフトパルスを供給して、多位相クロック生成回路10内の遅延段数を制御する。これにより、生成クロックφnがレファランスクロックCLKに同期し、位相差θが定められる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、論理ゲートの遅延段数が整数であるため、図16において、レファランスクロックCLKに対する生成クロックφ6の位相同期誤差時間ΔTは、生成クロックφ1の位相誤差時間τの6倍になる。例えば1つの遅延段の遅延時間が100psecの場合、|τ|は平均的に50psecとなり、|ΔT|=300psecとなる。比|ΔT|/Tは、動作の高速化によりクロック周期Tが短くなるほど大きくなる。
【0006】
また、比|ΔT|/Tをより小さくしようとする場合には、位相比較回路12の位相一致判定範囲を狭くして、すなわち位相同期判定精度を高くして、位相段数制御をより正確にする必要がある。
本発明の目的は、このような問題点に鑑み、生成された多位相クロックの位相誤差を補正することができる位相補正回路、位相補正DLL回路及び多位相クロック生成DLL回路、並びに、これらのいずれかの回路を備えた半導体装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段及びその作用効果】
請求項1の位相補正回路では、遅延素子が[im/n]個縦続接続(但し、[im/n]=1の場合は「1個接続」)され、レファランスクロックに対する位相がiθの生成クロックφiが第1制御信号CCj(1≦j≦m)に応答して該[im/n]個のうち[j(i/n)]個の該遅延素子を通って取り出されるようにバイパス用スイッチ素子が接続された第i遅延回路を、1≦i≦nの各iについて有し、
ここに[]は丸め整数化記号であり、n≧2であり、m≧2であり、m≧[n/2]であり、i、j、m及びnはいずれも自然数である。
【0009】
レファランスクロックに対する生成クロックφiの位相同期誤差時間は、生成クロックφ1のそれのi倍になるが、この位相補正回路によれば、iに略比例した値で生成クロックφiの位相同期誤差が補正されるので、補正された生成クロックφ1d〜φndの位相同期誤差はいずれも平均的に1つの遅延素子の遅延時間の半分程度になるという効果を奏する。
【0010】
請求項2では、請求項1において、上記第i遅延回路は、上記生成クロックφiが供給される第i入力配線を有し、1≦j≦mの各jについて、該第i入力配線と該第i遅延回路の出力側から[j(i/n)]番目の該遅延素子の入力端との間に上記バイパス用スイッチ素子が接続され、該第i入力配線と該第i遅延回路の出力配線との間にスルー用スイッチ素子が接続されている。
【0011】
請求項3の位相補正回路では、請求項2において、上記遅延素子は、インバータが偶数個縦続接続されて成り、上記バイパス用スイッチ素子はnMOSトランジスタとpMOSトランジスタとが並列接続されて成る。
請求項4の位相補正回路では、請求項2において、
上記遅延素子は、ノアゲート又はナンドゲートである第1論理ゲートと、該第論理1ゲートの一方の入力端に接続されたインバータとを有し、
上記第i遅延回路の上記バイパス用スイッチ素子は、一方の入力端に上記第1制御信号が供給され他方の入力端が上記第i入力配線に接続され出力端が該第i遅延回路の該第1論理ゲートの他方の入力端に接続された、ノアゲート又はナンドゲートである第2論理ゲートとを有する。
【0012】
この位相補正回路によれば、生成クロックφiが通る第2論理ゲートが遅延素子の一部として機能し、1つの遅延素子と1つのバイパス用スイッチ素子とからなる各遅延ユニットでの遅延時間が互いに等しくなって補正精度が向上するという効果を奏する。
請求項5では、請求項1において、上記生成クロックφiは上記第i遅延回路の初段の上記遅延素子の入力端に供給され、
該第i遅延回路は、該生成クロックφiを遅延させたクロックが取り出される第i出力配線を有し、1≦j≦mの各jについて、該第i出力配線と該第i遅延回路の入力側から[j(i/n)]番目の該遅延素子の出力端との間に上記バイパス用スイッチ素子が接続され、該第i出力配線と該第i遅延回路の入力配線との間にスルー用スイッチ素子が接続されている。
【0013】
請求項6の位相補正DLL回路では、請求項1乃至5のいずれか1つに記載の位相補正回路と、
上記第1制御信号CCjが並列出力される第1双方向シフトレジスタと、
上記レファランスクロックに対する上記生成クロックφnの位相が略一致するように該位相の進み/遅れに応じて該双方向シフトレジスタを一方向又は他方向へシフトさせる位相比較回路とを有する。
【0014】
この位相補正DLL回路によれば、温度の変化等により位相同期誤差が変化しても、位相補正回路、位相比較回路及び双方向シフトレジスタからなる位相同期ループにより、位相同期誤差ができるだけ小さくなるように自動制御されるという効果を奏する。
請求項7の多位相クロック生成DLL回路では、請求項6記載の位相補正DLL回路と、
上記レファランスクロックに対し、第2制御信号PCkに応じた位相の上記生成クロックφ1〜φnを作成する多位相クロック生成回路と、
上記位相比較回路によりシフト制御され、該第2制御信号PCjが並列出力される第2双方向シフトレジスタとを有する。
【0015】
この多位相クロック生成DLL回路によれば、位相補正DLL回路と多位相クロック生成DLL回路の両位相同期ループにより、多位相クロック生成DLL回路の位相同期誤差ができるだけ小さくなるように自動制御されるという効果を奏する。
請求項8の多位相クロック生成DLL回路では、請求項7において、上記多位相クロック生成回路は、
遅延素子がN個縦続接続され、上記第2制御信号PCkに応答して、一端に供給される信号が該N個中の連続したk個の該遅延素子を通る第1遅延ラインと、
遅延素子がN個縦続接続され、一端が該第1遅延ラインの他端に接続され、該第2制御信号PCkに応答して、該一端に供給される信号が該N個中の連続したk個の該遅延素子を通る第2遅延ラインと、
該第2遅延ラインの他端の出力と上記レファランスクロックとの一方を選択して該第1遅延ラインの該一端に供給する選択回路と、
該第1遅延ラインの該他端の出力によりシフトされ、上記生成クロックφ1〜φnの奇数番目に対応したものを並列出力する第1リングカウンタと、
該第2遅延ラインの該他端の出力によりシフトされ、該生成クロックφ1〜φnの偶数番目に対応したものを並列出力する第2リングカウンタと、
該選択回路に対し、該レファランスクロックの前縁部又は後縁部を選択させ、残りの時間において該第1遅延ラインの他端の出力を選択させる選択制御回路とを有する。
【0016】
この多位相クロック生成DLL回路によれば、第1遅延ラインと第2遅延ラインとを同一クロックが複数回周回するので、周回しない構成よりも遅延ライン素子数が削減され、また、生成クロックφ1〜φn間の位相差がより正確になるという効果を奏する。
【0017】
この位相比較回路によれば、第1nMOSトランジスタ及び第2nMOSトランジスタの動作がpMOSトランジスタのそれよりも高速であるので、第1nMOSトランジスタのゲートに供給される正パルスの幅が狭くても、第2nMOSトランジスタがオンのときに出力配線上の正電荷を第1nMOSトランジスタ及び第2nMOSトランジスタを通って高速に引き抜くことができ、これにより、レファランスクロックに対し生成クロックの位相が一致していると判定される範囲を、MOSトランジスタを用いた従来構成よりも狭くすることが可能となり、したがって、位相同期判定精度が向上するという効果を奏する。
【0023】
請求項9の半導体装置では、請求項1乃至5のいずれか1つに記載の位相補正回路、請求項6記載の位相補正DLL回路、又は、請求項7若しくは請求項8に記載の多位相クロック生成DLL回路を備えている。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る多位相クロック生成DLL回路の概略構成を示す。
【0025】
この回路は、MPU、メモリ、通信用LSI又はロジックLSI等の半導体装置1内に備えられている。多位相クロック生成回路10Aは、供給されるレファランスクロックCLKの位相をθ、2θ、3θ、・・・、nθシフトさせた生成クロックφ1〜φnを出力する。生成クロックφ1〜φnは、位相補正回路13に供給されてそれぞれ遅延され、生成クロックφ1d〜φndとして取り出される。多位相クロック生成回路10A及び位相補正回路13はいずれも、その内部の遅延段数を制御可能であり、これらの段数はそれぞれ双方向シフトレジスタ11及び14の出力により定められる。位相比較回路12Aは、レファランスクロックCLKに対し生成クロックφndの位相が一致するように、双方向シフトレジスタ11及び14に対しシフト信号を供給する。制御回路15は、双方向シフトレジスタ11及び14に対しそれぞれイネーブル信号EN1及びEN2を供給している。イネーブル信号EN1及びEN2は、リセット信号RSTに基づいて後述のように生成される。
【0026】
図2は、n=6の場合の位相補正回路13の構成例を、双方向シフトレジスタ14と共に示す。図中、Sが記入されたブロックはスイッチ素子であり、TDが記入されたブロックは遅延素子である。これらスイッチ素子は、双方向シフトレジスタ14のビット140〜146の出力B0〜B6(第1制御信号CCj)によりオン/オフ制御される。
【0027】
例えば遅延素子D61とスイッチ素子S61とで1つの遅延ユニットが構成されており、その構成例を図3(A)に示す。
遅延素子D61は、2値入力を反転させずに遅延させるために、インバータD611とインバータD612とが縦続接続されて成る。スイッチ素子S61は、nMOSトランジスタとpMOSトランジスタとが並列接続された転送ゲートS611と、B1の2値を反転させて転送ゲートS611のpMOSトランジスタのゲートに供給するインバータS612とを備えている。転送ゲートS611のnMOSトランジスタのゲートには、B1が供給される。B1が‘H’のとき、転送ゲートS611がオンになって生成クロックφ6が転送ゲートS611、インバータD612及びインバータD611を通る。B1が‘L’のときには、スイッチ素子S61がオフになる。図2中の他の遅延ユニットもこの遅延ユニットと同一構成である。
【0028】
位相補正回路13の出力側のスイッチ素子S60とスイッチ素子S6とからなる選択回路の構成例を、図3(B)に示す。
スイッチ素子S60は図3(A)のスイッチ素子S61と同一構成である。スイッチ素子S6は、スイッチ素子S60の転送ゲートと同一構成であり、その制御入力端は、スイッチ素子S60のオン/オフに対しスイッチ素子S6がオフ/オンになるように配線されている。
【0029】
図2において、位相補正回路13は、生成クロックφ1〜φ6をそれぞれ遅延させて生成クロックφ1d〜φ6dを出力する遅延回路C1〜C6から成る。遅延回路C1は1個の遅延素子を有し、遅延回路C2〜C6はそれぞれ、2〜6個の遅延素子が縦続接続されている。
位相補正回路13のスイッチ素子Sij(1≦i≦6、1≦j≦6)は、生成クロックφiが供給される入力配線Liと、遅延回路Ciの出力側からk=[j(i/n)]番目の遅延素子Dikの入力端との間に接続されている。ここに、[]は丸め整数化記号であり、この丸めは例えば四捨五入である。例えばスイッチ素子S34は、入力配線L3と、遅延回路C3の出力側から[4(3/6)]=2番目の遅延素子D32の入力端との間に接続されている。スイッチ素子S35は、入力配線L3と、遅延回路C3の出力側から[5(3/6)]=3番目の遅延素子D33の入力端との間に接続されている。スイッチ素子S13は、入力配線L1と、遅延回路C1の出力側から[3(1/6)]=1番目の遅延素子D11の入力端との間に接続されている。
【0030】
生成クロックφ6が通過する遅延素子の段数をmとすると、このような接続により、生成クロックφi(i=1〜5)が通過する遅延素子の段数は[m(i/n)]となる。
例えばB0〜B7が‘0000001’のときには、位相補正回路13の入力側から第1列のスイッチ素子S16、S26、S36、S46、S56及びS66がオンになり、位相補正回路13の出力側のスイッチ素子S1〜S6がオンになり、他の全てのスイッチ素子がオフになる。この状態では、生成クロックφ6は、入力配線L6からスイッチ素子S66、遅延素子D66〜D61及びスイッチ素子S6を通り、生成クロックφ6dとして取り出され、m=6である。したがって、生成クロックφiが通る遅延素子の段数は、[6(i/6)]=iとなる。
【0031】
より具体的には、生成クロックφ1は、入力配線L1からスイッチ素子S16、遅延素子D11及びスイッチ素子S1を通り、生成クロックφ1dとして取り出される。生成クロックφ2は、入力配線L2からスイッチ素子S26、遅延素子D22、D21及びスイッチ素子S2を通り、生成クロックφ2dとして取り出される。生成クロックφ3は、入力配線L3からスイッチ素子S36、遅延素子D33〜D31及びスイッチ素子S3を通り、生成クロックφ3dとして取り出される。生成クロックφ4は、入力配線L4から遅延素子D44〜D41及びスイッチ素子S4を通り、φ4dとして取り出される。生成クロックφ5は、入力配線L5からスイッチ素子S56、遅延素子D55〜D51及びスイッチ素子S5を通り、φ5dとして取り出される。
【0032】
例えばB0〜B6が‘0001000’のときには、位相補正回路13の入力側から第4列のスイッチ素子S13、S23、S33、S43、S53及びS63がオンになり、位相補正回路13の出力側のスイッチ素子S1〜S6がオンになり、他の全てのスイッチ素子がオフになる。この状態では、生成クロックφ6は、入力配線L6からスイッチ素子S63、遅延素子D63〜D61及びスイッチ素子S6を通り、φ6dとして取り出され、m=3である。したがって、生成クロックφiが通る遅延素子の段数は[3(i/6)]=[i/2]となり、i=1〜5のときそれぞれ1、1、2、2及び3となる。
【0033】
より具体的には、生成クロックφ1は、入力配線L1からスイッチ素子S13、遅延素子D11及びスイッチ素子S1を通り、生成クロックφ1dとして取り出される。生成クロックφ2は、入力配線L2からスイッチ素子S23、遅延素子D21及びスイッチ素子S2を通り、生成クロックφ2dとして取り出される。生成クロックφ3は、入力配線L3からスイッチ素子S33、遅延素子D32、D31及びスイッチ素子S3を通り、生成クロックφ3dとして取り出される。生成クロックφ4は、入力配線L3からスイッチ素子S42、遅延素子D42、D41及びスイッチ素子S4を通り、生成クロックφ4dとして取り出される。生成クロックφ5は、入力配線L5からスイッチ素子S53、遅延素子D53〜D51及びスイッチ素子S5を通り、生成クロックφ5dとして取り出される。
【0034】
i=1〜6の各々について、入力配線Liと遅延回路Ciの出力配線との間には、スルー用スイッチ素子Si0が接続されている。
次に、上記の如く構成された図1の回路の動作を説明する。
半導体装置1へのリセット信号RSTのパルスにより、双方向シフトレジスタ14の内容が例えば‘1000000’に初期化されて位相補正回路13がスルー状態となり、また、イネーブル信号EN2が非活性にされて双方向シフトレジスタ14の動作が停止され、イネーブル信号EN1が活性にされて図15の場合と同じ動作になる。すなわち、多位相クロック生成回路10A、位相比較回路12A及び双方向シフトレジスタ11から成る多位相クロック生成DLL回路により、生成クロックφndの位相がレファランスクロックCLKの位相に一致するように制御される。
【0035】
これにより、レファランスクロックCLKに対し生成クロックφ1〜φ6が例えば図4に示す如くなる。生成クロックφ1〜φnの立ち上がりとレファランスクロックCLKの立ち上がりとの位相差はそれぞれθ〜6θとなる。遅延段数が整数であるため、レファランスクロックCLKに対する生成クロックφ6の位相同期誤差時間ΔTは、生成クロックφ1の位相同期誤差時間τの6倍になり、例えば多位相クロック生成回路10A内の1つの遅延素子の遅延時間taが100psecの場合、平均的に、|τ|=50psec、|ΔT|=300psecとなる。
【0036】
次に、イネーブル信号EN1が非活性にされて双方向シフトレジスタ11の動作が停止され、イネーブル信号EN2が活性にされて、位相補正回路13、位相比較回路12A及び双方向シフトレジスタ14からなる位相補正DLL回路により、生成クロックφndの位相がレファランスクロックCLKのそれに一致するように双方向シフトレジスタ14がシフト制御されて、位相補正回路13の遅延段数が制御される。
【0037】
これにより、レファランスクロックCLKに対し生成クロックφ1d〜φ6dが例えば図4に示す如くなる。図4は、双方向シフトレジスタ14の出力B0〜B6が‘0001000’に調整された場合を示している。位相補正回路13内の1つの遅延素子の遅延時間tdは、多位相クロック生成回路10A内のそれtaにほぼ等しい。位相補正回路13により、生成クロックφ1〜φ6の位相同期誤差時間はそれぞれtd、td、2td、2td、3td及び3tdだけ補正され、生成クロックφ6dの位相同期誤差時間は図4中の位相同期誤差時間ΔTdとなる。この場合、生成クロックφ1d〜φ6dの位相同期誤差時間の絶対値はそれぞれd/2、0、d/2、0、d/2及び0程度になる。一般に、生成クロックφ1d〜φ6dの位相同期誤差時間の絶対値の平均は、1つの遅延素子の遅延時間の半分程度になる。
【0038】
なお、多位相クロック生成回路10Aで生成クロックφ1を遅延素子1段分の遅延時間taだけさらに遅延させた場合には、図4の生成クロックφ2〜φ6はそれぞれ2ta、3ta、4ta、5ta及び6taだけさらに遅延する。taがtdにほぼ等しいので、この場合の生成クロックφ1〜φ6の位相同期誤差時間の絶対値はそれぞれtd、2td、3td、4td及び5td程度になる。この誤差を位相補正回路13で補正すれば、生成クロックφ1d〜φ6dの位相同期誤差時間の絶対値はそれぞれd/2、0、d/2、0、d/2及び0程度になる。
【0039】
本第1実施形態によれば、温度の変化等により位相同期誤差時間ΔTが変化しても、位相補正回路13、位相比較回路12A及び双方向シフトレジスタ14からなる位相同期ループにより、位相同期誤差時間ΔTdができるだけ小さくなるように自動制御される。
なお、ΔT=6taの場合には多位相クロック生成回路10AでΔT=0にすることができるので、図2の位相補正回路13は、双方向シフトレジスタ14の出力B0〜B5で制御される部分を備えていれば充分である。また、回路素子を小さくして遅延時間taを短くすることができれば、又は許容誤差によっては、補正可能な遅延段数は5以下、例えば3、一般的には生成クロックφ1〜φnに対し[n/2]であってもよい場合が考えられる。ここに[]は丸め整数化記号である。
【0040】
次に、図1中の多位相クロック生成回路10Aについて説明する。
この回路は、従来と同一構成のものを用いることもできるが、本実施形態では図5に示すような構成を用いている。
往復ディレイライン20は、ディレイライン21の出力端がディレイライン22の入力端に接続されており、ディレイライン22の出力端が選択回路23の一方に入力端から出力端を通りディレイライン22の入力端に接続されてループが形成されている。選択回路23の他方の入力端には、レファランスクロックCLKが供給され、レファランスクロックCLKの立ち上がり時点付近でレファランスクロックCLKが選択されてディレイライン21の入力端に供給される。このクロックがディレイライン21を通り、クロックFCKとしてリングカウンタ24のクロック入力端に供給され、リングカウンタ24が1ビットシフトされる。クロックFCKは、さらにディレイライン22を通り、クロックBCKとしてリングカウンタ25のクロック入力端に供給され、リングカウンタ25が1ビットシフトされる。クロックBCKは、選択回路23で選択されてディレイライン21の入力端に供給される。同一クロックが往復ディレイライン20を3回まわると、レファランスクロックCLKの立ち上がり時点付近が選択回路23で選択されて、以上の動作が繰り返される。
【0041】
制御回路26は、レファランスクロックCLKに基づいて図7に示すような、レファランスクロックCLKの立ち上がり時点付近で正パルスとなる選択制御信号CSELを生成し、選択回路23の選択制御入力端に供給する。選択回路23は、このパルス期間のみレファランスクロックCLKを選択して出力する。制御回路26はまた、選択制御信号CSELの立ち下がりを検出して正パルスを出力し、これをクロックパルスリセット信号CRSTとしてnMOSトランジスタ27のゲートに供給する。このパルスにより、nMOSトランジスタ27がオンになってディレイライン21の入力端が‘L’にされ、クロックFCKのパルス幅がレファランスクロックCLKのそれよりも短くされる。
【0042】
リングカウンタ24及び25はいずれも、リセット信号RSTにより図5に示す如く‘001’に初期化される。リングカウンタ24及び25の内容はそれぞれ、クロックFCK及びBCKのパルスにより図7に示す如く変化する。リングカウンタ24の3ビット並列出力は、生成クロックφ1、φ3及びφ5として取り出され、リングカウンタ25の3ビット並列出力は、生成クロックφ2、φ4及びφ6として取り出される。
【0043】
このような動作により、生成クロックφ1の立ち上がりから生成クロックφ2の立ち上がりまでの時間、生成クロックφ3の立ち上がりから生成クロックφ4の立ち上がりまでの時間、及び、生成クロックφ5の立ち上がりから生成クロックφ6の立ち上がりまでの時間は、いずれもディレイライン22の遅延時間taに等しくなる。また、生成クロックφ2の立ち上がりから生成クロックφ3の立ち上がりまでの時間、及び、生成クロックφ4の立ち上がりから生成クロックφ5の立ち上がりまでの時間は、いずれもディレイライン21の遅延時間taに等しくなる。
【0044】
ディレイライン21及び22はいずれも遅延素子が縦続接続されており、その遅延段数は双方向シフトレジスタ11の出力により制御可能となっている。
図6は、往復ディレイライン20の構成例を、双方向シフトレジスタ11と共に示す。
ディレイライン21は、縦続接続された遅延素子D211〜D216と、入力配線L7と遅延素子D211〜D216の入力端との間にそれぞれ接続されたスイッチ素子S211〜S216とを備えている。スイッチ素子S211〜S216の制御入力端にはそれぞれ、双方向シフトレジスタ11のビット111〜116の出力(第2制御信号PCk)が供給される。ディレイライン22は、縦続接続された遅延素子D221〜D226と、出力配線L8と遅延素子D221〜D226の入力端との間にそれぞれ接続されたスイッチ素子S221〜S226とを備えている。スイッチ素子S221〜S226の制御入力端にはそれぞれ双方向シフトレジスタ11のビット111〜116の出力信号が供給される。スイッチ素子及び遅延素子は、上述の位相補正回路13のそれらと同一構成である。
【0045】
例えばビット111〜116の出力が‘000100’のときには、入力配線L7に供給されたクロックはスイッチ素子S214、遅延素子D214、D215及びD216を通ってクロックFCKとなり、さらに遅延素子D226、D225、D224及びスイッチ素子S224 を通ってクロックBCKとなる。
次に、図1中の位相比較回路12Aについて説明する。
【0046】
図8は、この回路の構成例を示す。
レファランスクロックCLK及びφnはそれぞれ、1/2分周回路121及び122を通って、周波数が元の半分のレファランスクロックHCLK及びHφnとなる。1/2分周回路121及び122は、レファランスクロックCLKと生成クロックφnとの位相差がπ以上になっても位相の進み/遅れを正確に検出できるようにするためのものである。
【0047】
位相進み検出回路123では、pMOSトランジスタ31のソースが電源供給線VDDに接続され、グランド線とダウン信号*DWNが取り出されるpMOSトランジスタ31のドレインとの間にnMOSトランジスタ32とnMOSトランジスタ33とが直列接続されている。エッジ検出回路34は、レファランスクロックHCLKの立ち上がりを検出して負パルスを生成し、これを立ち上がり検出信号*RD1としてpMOSトランジスタ31のゲートに供給し、レファランスクロックHCLKの立ち下がりを検出して正パルスを生成し、これを立ち下がり検出信号FD1としてnMOSトランジスタ32のゲートに供給する。反転回路35は、生成クロックHφnの2値を反転し、クロック*HφndとしてnMOSトランジスタ33のゲートに供給する。反転回路35の信号伝播遅延時間は、レファランスクロックHCLKの立ち下がりからエッジ検出回路34によるその検出までに要する時間にほぼ等しくされる。
【0048】
位相遅れ検出回路124では、pMOSトランジスタ41のソースが電源供給線VDDに接続され、グランド線とアップ信号*UPが取り出されるpMOSトランジスタ41のドレインとの間にnMOSトランジスタ42とnMOSトランジスタ43とが直列接続されている。エッジ検出回路44は、生成クロックHφnの立ち下がりを検出して負パルスを生成し、これを立ち下がり検出信号*FD2としてpMOSトランジスタ41のゲートに供給し、生成クロックHφnの立ち上がりを検出して正パルスを生成し、これを立ち上がり検出信号RD2としてnMOSトランジスタ42のゲートに供給する。非反転回路45は、レファランスクロックHCLKを、Hφnの立ち上がりからエッジ検出回路44によるその検出までに要する時間にほぼ等しい時間だけ遅延させ、レファランスクロックHCLKdとしてnMOSトランジスタ43のゲートに供給する。
【0049】
位相比較回路12Aのより詳細な構成例を、図9に示す。
エッジ検出回路34では、奇数個縦続接続されたインバータ341〜343によりレファランスクロックHCLKが遅延されてナンドゲート344及びノアゲート345の一方の入力端に供給され、ナンドゲート344及びノアゲート345の他方の入力端にレファランスクロックHCLKが供給される。これにより、ナンドゲート344及びノアゲート345からそれぞれ立ち上がり検出信号*RD1及び立ち下がり検出信号FD1が出力される。
【0050】
エッジ検出回路44では、生成クロックHφnがインバータ440を通ってその論理値が反転され、さらに、奇数個縦続接続されたインバータ441〜443により遅延されてナンドゲート444及びノアゲート445の一方の入力端に供給され、ナンドゲート444及びノアゲート445の他方の入力端にインバータ440の出力が供給される。これにより、ナンドゲート444及びノアゲート445からそれぞれ立ち下がり検出信号*FD2及び立ち上がり検出信号RD2が出力される。
【0051】
図10及び図11は、図8又は図9の回路の動作を示すタイムチャートである。
レファランスクロックHCLK立ち上がり検出信号*RD1の負パルスによりpMOSトランジスタ31がオンにされ、このときnMOSトランジスタ32はオフになっており、位相進み検出回路123の出力配線が電源電位VDDに充電される。レファランスクロックHCLK立ち下がり検出信号FD1の正パルスによりnMOSトランジスタ32がオンになり、このとき、図10に示すようにレファランスクロックHCLKよりもHφnの位相が遅れていれば、クロック*Hφndが‘L’でnMOSトランジスタ33はオフであり、ダウン信号*DWNは‘H’のままである。上記と逆に、図11に示すようにレファランスクロックHCLKよりも生成クロックHφnの位相が進んでいれば、クロック*Hφndが‘H’でnMOSトランジスタ33はオンであり、ダウン信号*DWNは‘L’に遷移する。
【0052】
nMOSトランジスタ32及び33は、pMOSトランジスタ31よりも動作が高速であるので、立ち下がり検出信号FD1のパルス幅が狭くても、nMOSトランジスタ33がオンのときに位相進み検出回路123の出力配線上の正電荷をグランド側へ高速に引き抜くことができる。これにより、位相進み検出回路123について、レファランスクロックCLKに対し生成クロックφnの位相が一致していると判定される範囲を従来よりも狭くすることが可能となる。
【0053】
また、生成クロックHφn立ち下がり検出信号*FD2の負パルスによりpMOSトランジスタ41がオンにされ、このときnMOSトランジスタ42はオフになっており、位相遅れ検出回路124の出力配線が電源電位VDDに充電される。生成クロックHφn立ち上がり検出信号RD2の正パルスによりnMOSトランジスタ42がオンになり、このとき、図10に示すようにレファランスクロックHCLKよりも生成クロックHφnの位相が遅れていれば、クロック*HCLKが‘H’でnMOSトランジスタ43はオンであり、アップ信号*UPは‘L’に遷移する。上記と逆に、図11に示すようにレファランスクロックHCLKよりも生成クロックHφnの位相が進んでいれば、レファランスクロックHCLKが‘L’でnMOSトランジスタ43はオフであり、アップ信号*UPは‘H’のままである。
【0054】
nMOSトランジスタ42及び43は、pMOSトランジスタ41よりも動作が高速であるので、立ち上がり検出信号RD2のパルス幅が狭くても、nMOSトランジスタ43がオンのときに位相遅れ検出回路124の出力配線上の正電荷をグランド側へ高速に引き抜くことができる。これにより、位相遅れ検出回路124についても、レファランスクロックCLKに対し生成クロックφnの位相が一致していると判定される範囲を従来よりも狭くすることが可能となる。
【0055】
したがって、MOSトランジスタを用いた位相比較回路12Aの位相同期判定精度は、MOSトランジスタを用いた従来構成よりも向上する。
[第2実施形態]
図12は、本発明の第2実施形態の位相補正回路の一部を示す。この回路は、図2の遅延回路C5の一部の構成例であり、図2と対応する部分には同一符号を付している。
【0056】
スイッチ素子S53〜S56はノアゲートで構成され、各々の一方の入力端がデータ入力端として入力配線L5に接続され、他方の入力端が制御入力端となってこれにそれぞれシフトレジスタ出力B3〜B6が供給される。
遅延素子D55は、ノアゲートD551の一方の入力端にスイッチ素子S56の出力端が接続され、他方の入力端にインバータD552の出力端が接続されている。インバータD552の入力端は電源供給線VDDに接続されており、これによりノアゲートD551はインバータとして機能する。遅延素子D54は遅延素子D55と同一構成であり、そのノアゲートD541及びインバータD542はそれぞれ遅延素子D55のノアゲートD551及びインバータD552に対応している。インバータD542の入力端は、ノアゲートD551の出力端に接続されている。遅延素子D53は、ノアゲートD531が3入力であることを除き遅延素子D54と同一構成であり、そのノアゲートD531及びインバータD532はそれぞれ遅延素子D54のノアゲートD541及びインバータD542に対応している。インバータD532の入力端は、ノアゲートD541の出力端に接続されている。ノアゲートであるスイッチ素子S53及びS54の出力端は、ノアゲートD531の入力端に接続されている。
【0057】
シフトレジスタ出力B3〜B6は、上記第1実施形態の場合と論理値が反転している。例えばB3〜B6が‘1110’の場合には、スイッチ素子S53〜S55の出力が‘L’に固定されてノアゲートD531及びD541がインバータとして機能し、スイッチ素子S56がインバータとして機能する。したがって、生成クロックφ5は、スイッチ素子S56、ノアゲートD551、インバータD542、ノアゲートD541、インバータD532及びノアゲートD531を通る。
【0058】
この場合、スイッチ素子S56と遅延素子D55とからなる遅延ユニットでは、スイッチ素子S56とノアゲートD551とにより信号が遅延され、スイッチ素子S55と遅延素子D54とかなる遅延ユニットではインバータD542とノアゲートD541とにより信号が遅延され、スイッチ素子S53と遅延素子D53とからなる遅延ユニットではインバータD532とノアゲートD531とにより信号が遅延される。
【0059】
したがって、各遅延ユニットでの遅延用論理ゲート段数は、2である。
[第3実施形態]
図13は、本発明の第3実施形態に係る位相補正回路13Aの構成例を、双方向シフトレジスタ14と共に示す。
位相補正回路13Aは、図2の位相補正回路13の入力と出力とを逆にし、位相補正回路13のスイッチ素子S1〜S6を省略した構成となっており、位相ずれがある場合に図1の位相比較回路12Aの双方向シフトレジスタ14に対するシフト方向は、第1実施形態のときと逆になる。
【0060】
位相補正回路13Aのスイッチ素子Sij(1≦i≦6、1≦j≦6)は、生成クロックφidが出力される出力配線Fiと、遅延回路CiAの入力側からk=[j(i/n)]番目の遅延素子Dikの出力端との間に接続されている。例えばスイッチ素子S34は、出力配線F3と、遅延回路C3Aの入力側から[4(3/6)]=2番目の遅延素子D32の出力端との間に接続されている。スイッチ素子S35は、出力配線F3と、遅延回路C3Aの入力側から[5(3/6)]=3番目の遅延素子D33の出力端との間に接続されている。スイッチ素子S13は、出力配線F1と、遅延回路C1Aの入力側から[3(1/6)]=1番目の遅延素子D11の出力端との間に接続されている。
【0061】
生成クロックφ6が通過する遅延素子の段数をmとすると、このような接続により、生成クロックφi(i=1〜5)が通過する遅延素子の段数は[m(i/n)]となる。
例えば双方向シフトレジスタ14のビット146〜140の出力B6〜B0が‘0010000’の場合には、生成クロックφ1〜φ6はまず遅延経路を通り、次に位相補正回路13Aの入力側から第5列目のスイッチ素子を通って出力配線へ抜ける。
【0062】
[第4実施形態]
図14は、本発明の第4実施形態の位相比較回路12Bを示す。
この回路の位相進み検出回路123A及び位相遅れ検出回路124Aはそれぞれ、図8の位相遅れ検出回路124及び位相進み検出回路123と同一構成である。このような構成であっても、位相進み検出回路123Aのエッジ検出回路44及び非反転回路45に供給される信号が図8の位相進み検出回路123のエッジ検出回路44及び非反転回路45に供給される信号と逆であるので、位相進み検出回路123Aによりダウン信号*DWNを生成することができる。位相遅れ検出回路124Aについても前記同様である。
【0063】
なお、本発明には外にも種々の変形例が含まれる。
例えば、双方向シフトレジスタ11と双方向シフトレジスタ14とを同時に活性化して2つの同期ループの制御を同時に行ってもよい。また、位相比較回路は、図8の位相進み検出回路123と図14の位相遅れ検出回路124Aとの組み合わせ又は図8の位相遅れ検出回路124と図14の位相進み検出回路123Aとの組み合わせであってもよい。図5の多位相クロック生成回路は、ディレイライン22を用いずにクロックFCKを選択回路23へ戻し、クロックFCKの立ち下がりでリングカウンタ25をシフトさせる構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の多位相クロック生成DLL回路の概略構成を示すブロック図である。
【図2】図1中の位相補正回路の構成例をシフトレジスタと共に示すブロック図である。
【図3】(A)は図2中の遅延ユニットの構成例を示す回路図であり、(B)は図2中の選択回路の構成例を示す回路図である。
【図4】図2の回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図5】図1中の多位相クロック生成回路の構成例をシフトレジスタと共に示すブロック図である。
【図6】図5中の往復ディレラインの構成例をシフトレジスタと共に示すブロック図である。
【図7】図6の回路の動作を示すタイムチャートである。
【図8】図1中の位相比較回路の構成例を示す図である。
【図9】図8の回路の構成例を示す図である。
【図10】図8又は図9の回路の動作を示すタイムチャートである。
【図11】図8又は図9の回路の動作を示すタイムチャートである。
【図12】本発明の第2実施形態の位相補正回路の一部を示す図である。
【図13】本発明の第3実施形態の位相補正回路の構成例をシフトレジスタと共に示すブロック図である。
【図14】本発明の第4実施形態の位相比較回路の構成例を示す図である。
【図15】従来の多位相クロック生成DLL回路の概略構成を示すブロック図である。
【図16】図15の回路の動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
10、10A 多位相クロック生成回路
11、14 双方向シフトレジスタ
12、12A、12B 位相比較回路
123、123A 位相進み検出回路
124、124A 位相遅れ検出回路
13、13A 位相補正回路
31、41 pMOSトランジスタ
32、33、42、43 nMOSトランジスタ
34、44 エッジ検出回路
35 反転回路
45 非反転回路
C1〜C6、C1A〜C6A 遅延回路
L1〜L7 入力配線
L8、F1〜F6 出力配線
S1〜S6、S10〜S66 スイッチ素子
D11、D21、D22、D31〜D33、D41〜D44、D51〜D55、D61〜D66 遅延素子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a phase correction circuit, a phase correction DLL circuit, a multi-phase clock generation DLL circuit and a communication circuit, and a semiconductor device such as an MPU, a memory, or a logic LSI.BikoThe present invention relates to a semiconductor device including any of these circuits.
[0002]
[Prior art]
In the multi-phase clock generation DLL circuit using the VCO, the phase synchronization accuracy is high. However, when noise is applied to the input of the VCO, the synchronization is lost, and the lock time, which is the time until the synchronization is relatively long, is further increased during standby. There is much current consumption. In addition, since this DLL circuit processes an analog signal with high accuracy, circuit characteristics are likely to change due to variations in the manufacturing process.
[0003]
On the other hand, the multi-phase clock generation DLL circuit that controls the number of delay stages of the logic gate is digital signal processing, so the lock time is relatively short, the current consumption during standby is small, and noise and fluctuations in the manufacturing process And is easier to design than an analog DLL circuit.
FIG. 15 shows a schematic configuration of a conventional digital multi-phase clock generation DLL circuit.
[0004]
The multi-phase
The
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the number of delay stages of the logic gate is an integer, in FIG. 16, the phase synchronization error time ΔT of the generated clock φ6 with respect to the reference clock CLK is six times the phase error time τ of the generated clock φ1. For example, when the delay time of one delay stage is 100 psec, | τ | is 50 psec on average and | ΔT | = 300 psec. The ratio | ΔT | / T increases as the clock cycle T decreases as the operation speed increases.
[0006]
In order to make the ratio | ΔT | / T smaller, the phase matching determination range of the
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a phase correction circuit, a phase correction DLL circuit, a multi-phase clock generation DLL circuit, and any one of these that can correct a phase error of the generated multi-phase clock. Another object is to provide a semiconductor device including such a circuit.
[0008]
[Means for solving the problems and their effects]
In the phase correction circuit of claim 1Slow[Im / n] extension elements cascaded(However, when [im / n] = 1, “one connection”)The generated clock φi having a phase iθ with respect to the reference clock is [j (i / n)] of the [im / n] delays in response to the first control signal CCj (1 ≦ j ≦ m). An i-th delay circuit to which a bypass switch element is connected so as to be taken out through the element, for each i of 1 ≦ i ≦ n,
Where [] is a rounding integer symbol, n ≧ 2,m ≧ 2,m ≧ [n / 2], and i, j, m, and n are all natural numbers.
[0009]
The phase synchronization error time of the generated clock φi with respect to the reference clock is that of the generated clock φ1.iHowever, according to this phase correction circuit, the phase synchronization error of the generated clock φi is corrected by a value substantially proportional to i, so that all of the corrected phase synchronization errors of the generated clocks φ1d to φnd are average. In addition, there is an effect that the delay time is about half of the delay time of one delay element.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the i-th delay circuit includes an i-th input wiring to which the generated clock φi is supplied, and for each j of 1 ≦ j ≦ m, the i-th input wiring and the i-th input wiring The bypass switch element is connected to the input terminal of the [j (i / n)]-th delay element from the output side of the i-th delay circuit, and the i-th input line and the output of the i-th delay circuit A through switch element is connected to the wiring.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, in the phase correction circuit of the second aspect, the delay element includes an even number of inverters connected in cascade, and the bypass switch element includes an nMOS transistor and a pMOS transistor connected in parallel.
In the phase correction circuit of
The delay element includes a first logic gate that is a NOR gate or a NAND gate, and an inverter connected to one input terminal of the first logic gate.
The bypass switch element of the i-th delay circuit has the first control signal supplied to one input terminal, the other input terminal connected to the i-th input wiring, and an output terminal connected to the i-th delay circuit. A second logic gate which is a NOR gate or a NAND gate connected to the other input terminal of the one logic gate.
[0012]
According to this phase correction circuit, the second logic gate through which the generated clock φi passes functions as a part of the delay element, and the delay time in each delay unit composed of one delay element and one bypass switch element is mutually As a result, the correction accuracy is improved.
In
The i-th delay circuit has an i-th output line from which a clock obtained by delaying the generated clock φi is taken out. For each j of 1 ≦ j ≦ m, the i-th output line and the input of the i-th delay circuit The bypass switch element is connected to the output terminal of the [j (i / n)]-th delay element from the side, and the through switch is connected between the i-th output line and the input line of the i-th delay circuit. Switch element is connected.
[0013]
In the phase correction DLL circuit according to
A first bidirectional shift register to which the first control signal CCj is output in parallel;
A phase comparison circuit that shifts the bidirectional shift register in one direction or in the other direction in accordance with the advance / delay of the phase so that the phase of the generated clock φn substantially matches the phase of the reference clock.
[0014]
According to this phase correction DLL circuit, even if the phase synchronization error changes due to a change in temperature or the like, the phase synchronization error including the phase correction circuit, the phase comparison circuit, and the bidirectional shift register can minimize the phase synchronization error. There is an effect of being automatically controlled.
In the multi-phase clock generation DLL circuit according to claim 7, the phase correction DLL circuit according to
A multi-phase clock generation circuit for generating the generated clocks φ1 to φn having a phase corresponding to the second control signal PCk with respect to the reference clock;
And a second bidirectional shift register that is shift-controlled by the phase comparison circuit and that outputs the second control signal PCj in parallel.
[0015]
According to the multi-phase clock generation DLL circuit, the phase-locking error of the multi-phase clock generation DLL circuit is automatically controlled by both phase-locked loops of the phase correction DLL circuit and the multi-phase clock generation DLL circuit so as to be as small as possible. There is an effect.
In the multi-phase clock generation DLL circuit according to
N delay elements are cascaded, and in response to the second control signal PCk, a first delay line in which a signal supplied to one end passes through the k consecutive delay elements in the N,
N delay elements are cascaded, one end is connected to the other end of the first delay line, and in response to the second control signal PCk, a signal supplied to the one end is a continuous k of the N. A second delay line through the delay elements;
A selection circuit that selects one of the output of the other end of the second delay line and the reference clock and supplies the selected one to the one end of the first delay line;
A first ring counter that is shifted by the output of the other end of the first delay line and outputs in parallel the odd numbered ones of the generated clocks φ1 to φn;
A second ring counter that is shifted by the output of the other end of the second delay line and outputs in parallel the even-numbered ones of the generated clocks φ1 to φn;
A selection control circuit that causes the selection circuit to select a leading edge or a trailing edge of the reference clock and to select an output of the other end of the first delay line in the remaining time.
[0016]
According to this multi-phase clock generation DLL circuit, since the same clock circulates the first delay line and the second delay line a plurality of times, the number of delay line elements is reduced as compared with the configuration in which the first clock does not circulate, and the generated clocks φ1 to There is an effect that the phase difference between φn becomes more accurate..
[0017]
According to this phase comparison circuit, since the operations of the first nMOS transistor and the second nMOS transistor are faster than those of the pMOS transistor, even if the width of the positive pulse supplied to the gate of the first nMOS transistor is narrow, the second nMOS transistor The positive charge on the output wiring can be extracted at high speed through the first nMOS transistor and the second nMOS transistor when is turned on, and thereby the range in which it is determined that the phase of the generated clock matches the reference clock Can be made narrower than the conventional configuration using MOS transistors, and therefore the phase synchronization determination accuracy is improved.
[0023]
Claim9In the semiconductor device according to any one of
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a multi-phase clock generation DLL circuit according to the first embodiment of the present invention.
[0025]
This circuit is provided in a
[0026]
FIG. 2 shows a configuration example of the
[0027]
For example, the delay element D61 and the switch element S61 constitute one delay unit, and a configuration example thereof is shown in FIG.
The delay element D61 is formed by cascading an inverter D611 and an inverter D612 in order to delay the binary input without inverting it. The switch element S61 includes a transfer gate S611 in which an nMOS transistor and a pMOS transistor are connected in parallel, and an inverter S612 that inverts the binary value of B1 and supplies it to the gate of the pMOS transistor of the transfer gate S611. B1 is supplied to the gate of the nMOS transistor of the transfer gate S611. When B1 is ‘H’, the transfer gate S611 is turned on, and the generated clock φ6 passes through the transfer gate S611, the inverter D612, and the inverter D611. When B1 is 'L', the switch element S61 is turned off. FIG.InThe other delay units have the same configuration as this delay unit.
[0028]
FIG. 3B shows a configuration example of a selection circuit including the switch element S60 and the switch element S6 on the output side of the
The switch element S60 has the same configuration as the switch element S61 in FIG. The switch element S6 has the same configuration as the transfer gate of the switch element S60, and its control input terminal is wired so that the switch element S6 is turned on / off with respect to the on / off of the switch element S60.
[0029]
In FIG. 2, the
The switch element Sij (1 ≦ i ≦ 6, 1 ≦ j ≦ 6) of the
[0030]
When the number of delay element stages through which the generated clock φ6 passes is m, the number of delay element stages through which the generated clock φi (i = 1 to 5) passes is [m (i / n)].
For example, when B0 to B7 are '0000001', the switch elements S16, S26, S36, S46, S56 and S66 in the first column are turned on from the input side of the
[0031]
More specifically, the generated clock φ1 is extracted from the input line L1 as the generated clock φ1d through the switch element S16, the delay element D11, and the switch element S1. The generated clock φ2 passes through the switch element S26, the delay elements D22 and D21, and the switch element S2 from the input line L2, and is extracted as the generated clock φ2d. The generated clock φ3 passes through the switch element S36, the delay elements D33 to D31, and the switch element S3 from the input line L3 and is extracted as the generated clock φ3d. The generated clock φ4 is extracted as φ4d from the input line L4 through the delay elements D44 to D41 and the switch element S4. The generated clock φ5 is extracted as φ5d from the input line L5 through the switch element S56, the delay elements D55 to D51, and the switch element S5.
[0032]
For example, when B0 to B6 are “0001000”, the switch elements S13, S23, S33, S43, S53, and S63 in the fourth column are turned on from the input side of the
[0033]
More specifically, the generated clock φ1 is extracted from the input line L1 as the generated clock φ1d through the switch element S13, the delay element D11, and the switch element S1. The generated clock φ2 is taken out from the input line L2 as the generated clock φ2d through the switch element S23, the delay element D21, and the switch element S2. The generated clock φ3 is extracted from the input line L3 as the generated clock φ3d through the switch element S33, the delay elements D32 and D31, and the switch element S3. The generated clock φ4 is taken out from the input line L3 as the generated clock φ4d through the switch element S42, the delay elements D42 and D41, and the switch element S4. The generated clock φ5 passes through the switch element S53, the delay elements D53 to D51, and the switch element S5 from the input line L5 and is extracted as the generated clock φ5d.
[0034]
For each of i = 1 to 6, a through switch element Si0 is connected between the input wiring Li and the output wiring of the delay circuit Ci.
Next, the operation of the circuit of FIG. 1 configured as described above will be described.
Due to the pulse of the reset signal RST to the
[0035]
As a result, the generated clocks φ1 to φ6 become as shown in FIG. 4, for example, with respect to the reference clock CLK. The phase differences between the rising edges of the generated clocks φ1 to φn and the rising edge of the reference clock CLK are θ to 6θ, respectively. Since the number of delay stages is an integer, the phase synchronization error time ΔT of the generated clock φ6 with respect to the reference clock CLK is six times the phase synchronization error time τ of the generated clock φ1, for example, one delay in the multiphase
[0036]
Next, the enable signal EN1 is deactivated to stop the operation of the bidirectional shift register 11, the enable signal EN2 is activated, and the phase comprising the
[0037]
As a result, the generated clocks φ1d to φ6d become as shown in FIG. 4, for example, with respect to the reference clock CLK. FIG. 4 shows a case where the outputs B0 to B6 of the
[0038]
When the multiphase
[0039]
According to the first embodiment, even if the phase synchronization error time ΔT changes due to a temperature change or the like, the phase synchronization error including the
In the case of ΔT = 6ta, the multiphase
[0040]
Next, the multi-phase
Although this circuit can have the same configuration as the conventional one, in this embodiment, the configuration shown in FIG. 5 is used.
In the
[0041]
Based on the reference clock CLK, the
[0042]
Both the ring counters 24 and 25 are initialized to “001” by the reset signal RST as shown in FIG. The contents of the ring counters 24 and 25 change as shown in FIG. 7 according to the pulses of the clocks FCK and BCK. The 3-bit parallel output of the
[0043]
By such an operation, the time from the rise of the generated clock φ1 to the rise of the generated clock φ2, the time from the rise of the generated clock φ3 to the rise of the generated clock φ4, and the rise of the generated clock φ5 to the rise of the generated clock φ6 Are equal to the delay time ta of the
[0044]
The
FIG. 6 shows a configuration example of the round-
The
[0045]
For example, when the output of the
Next, the
[0046]
FIG. 8 shows a configuration example of this circuit.
The reference clocks CLK and φn pass through the 1/2
[0047]
In the phase
[0048]
In the phase
[0049]
A more detailed configuration example of the
In the
[0050]
In the edge detection circuit 44, the logic value of the generated clock Hφn is inverted through the
[0051]
10 and 11 are time charts showing the operation of the circuit of FIG. 8 or FIG.
The
[0052]
Since the
[0053]
Further, the
[0054]
Since the
[0055]
Therefore, the phase synchronization determination accuracy of the
[Second Embodiment]
FIG. 12 shows a part of the phase correction circuit according to the second embodiment of the present invention. This circuit is a configuration example of a part of the delay circuit C5 in FIG. 2, and portions corresponding to those in FIG.
[0056]
The switch elements S53 to S56 are configured by NOR gates. One input terminal of each of the switch elements S53 to S56 is connected to the input line L5 as a data input terminal, and the other input terminal serves as a control input terminal. Supplied.
In the delay element D55, the output terminal of the switch element S56 is connected to one input terminal of the NOR gate D551, and the output terminal of the inverter D552 is connected to the other input terminal. The input terminal of the inverter D552 is connected to the power supply line VDD, whereby the NOR gate D551 functions as an inverter. Delay element D54 has the same configuration as delay element D55, and NOR gate D541 and inverter D542 thereof correspond to NOR gate D551 and inverter D552 of delay element D55, respectively. The input terminal of the inverter D542 is connected to the output terminal of the NOR gate D551. The delay element D53 has the same configuration as the delay element D54 except that the NOR gate D531 has three inputs. The NOR gate D531 and the inverter D532 correspond to the NOR gate D541 and the inverter D542 of the delay element D54, respectively. The input terminal of the inverter D532 is connected to the output terminal of the NOR gate D541. The output ends of the switch elements S53 and S54 which are NOR gates are connected to the input end of the NOR gate D531.
[0057]
The logical values of the shift register outputs B3 to B6 are inverted from the case of the first embodiment. For example, when B3 to B6 are “1110”, the outputs of the switch elements S53 to S55 are fixed to “L”, the NOR gates D531 and D541 function as an inverter, and the switch element S56 functions as an inverter. Therefore, the generated clock φ5 passes through the switch element S56, the NOR gate D551, the inverter D542, the NOR gate D541, the inverter D532, and the NOR gate D531.
[0058]
In this case, in the delay unit composed of the switch element S56 and the delay element D55, the signal is delayed by the switch element S56 and the NOR gate D551, and in the delay unit composed of the switch element S55 and the delay element D54, the signal is transmitted by the inverter D542 and the NOR gate D541. In the delay unit including the switch element S53 and the delay element D53, the signal is delayed by the inverter D532 and the NOR gate D531.
[0059]
Therefore, the number of delay logic gate stages in each delay unit is two.
[Third Embodiment]
FIG. 13 shows a configuration example of the
The
[0060]
The switch elements Sij (1 ≦ i ≦ 6, 1 ≦ j ≦ 6) of the
[0061]
When the number of delay element stages through which the generated clock φ6 passes is m, the number of delay element stages through which the generated clock φi (i = 1 to 5) passes is [m (i / n)].
For example, when the outputs B6 to B0 of the
[0062]
[Fourth Embodiment]
FIG. 14 shows a phase comparison circuit 12B according to the fourth embodiment of the present invention.
The phase advance detection circuit 123A and the phase
[0063]
Note that the present invention includes various other modifications.
For example, the bidirectional shift register 11 and the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a multi-phase clock generation DLL circuit according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a phase correction circuit in FIG. 1 together with a shift register.
3A is a circuit diagram showing a configuration example of a delay unit in FIG. 2, and FIG. 3B is a circuit diagram showing a configuration example of a selection circuit in FIG. 2;
4 is a timing chart showing the operation of the circuit of FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of the multi-phase clock generation circuit in FIG. 1 together with a shift register.
6 is a block diagram showing a configuration example of a reciprocating delay line in FIG. 5 together with a shift register. FIG.
7 is a time chart showing the operation of the circuit of FIG.
8 is a diagram illustrating a configuration example of a phase comparison circuit in FIG. 1. FIG.
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of the circuit of FIG. 8;
10 is a time chart showing the operation of the circuit of FIG. 8 or FIG. 9;
11 is a time chart showing the operation of the circuit of FIG. 8 or FIG. 9;
FIG. 12 is a diagram showing a part of a phase correction circuit according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration example of a phase correction circuit according to a third embodiment of the present invention, together with a shift register.
FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration example of a phase comparison circuit according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a block diagram showing a schematic configuration of a conventional multi-phase clock generation DLL circuit.
16 is a time chart showing the operation of the circuit of FIG.
[Explanation of symbols]
10, 10A multi-phase clock generation circuit
11, 14 Bidirectional shift register
12, 12A, 12B Phase comparison circuit
123, 123A phase advance detection circuit
124, 124A phase delay detection circuit
13, 13A Phase correction circuit
31, 41 pMOS transistor
32, 33, 42, 43 nMOS transistors
34, 44 Edge detection circuit
35 Inversion circuit
45 Non-inverting circuit
C1 to C6, C1A to C6A delay circuit
L1-L7 input wiring
L8, F1-F6 output wiring
S1 to S6, S10 to S66 switch elements
D11, D21, D22, D31 to D33, D41 to D44, D51 to D55, D61 to D66 Delay element
Claims (9)
ここに[]は丸め整数化記号であり、n≧2であり、m≧2であり、m≧[n/2]であり、i、j、m及びnはいずれも自然数であることを特徴とする位相補正回路。[Im / n] delay elements are connected in cascade (however, when [im / n] = 1, “1 connection”) , and the generated clock φi whose phase is iθ with respect to the reference clock is the first control signal CCj (1 .Ltoreq.j.ltoreq.m) The i-th delay circuit to which the bypass switch element is connected so as to be taken out through the [j (i / n)] delay elements out of the [im / n]. For each i of 1 ≦ i ≦ n,
Here, [] is a rounded integer symbol, n ≧ 2, m ≧ 2, m ≧ [n / 2], and i, j, m, and n are all natural numbers. A phase correction circuit.
上記第i遅延回路の上記バイパス用スイッチ素子は、一方の入力端に上記第1制御信号が供給され他方の入力端が上記第i入力配線に接続され出力端が該第i遅延回路の該第1論理ゲートの他方の入力端に接続された、ノアゲート又はナンドゲートである第2論理ゲートと、
を有することを特徴とする請求項2記載の位相補正回路。The delay element includes a first logic gate that is a NOR gate or a NAND gate, and an inverter connected to one input terminal of the first logic gate.
The bypass switch element of the i-th delay circuit has the first control signal supplied to one input terminal, the other input terminal connected to the i-th input wiring, and an output terminal connected to the i-th delay circuit. A second logic gate that is a NOR gate or a NAND gate connected to the other input terminal of the one logic gate;
The phase correction circuit according to claim 2, further comprising:
該第i遅延回路は、該生成クロックφiを遅延させたクロックが取り出される第i出力配線を有し、1≦j≦mの各jについて、該第i出力配線と該第i遅延回路の入力側から[j(i/n)]番目の該遅延素子の出力端との間に上記バイパス用スイッチ素子が接続され、該第i出力配線と該第i遅延回路の入力配線との間にスルー用スイッチ素子が接続されていることを特徴とする請求項1記載の位相補正回路。The generated clock φi is supplied to the input terminal of the delay element at the first stage of the i-th delay circuit,
The i-th delay circuit has an i-th output line from which a clock obtained by delaying the generated clock φi is taken out. For each j of 1 ≦ j ≦ m, the i-th output line and the input of the i-th delay circuit The bypass switch element is connected to the output terminal of the [j (i / n)]-th delay element from the side, and the through switch is connected between the i-th output line and the input line of the i-th delay circuit. The phase correction circuit according to claim 1, wherein a switching element is connected.
上記第1制御信号CCjが並列出力される第1双方向シフトレジスタと、
上記レファランスクロックに対する上記生成クロックφnの位相が略一致するように該位相の進み/遅れに応じて該双方向シフトレジスタを一方向又は他方向へシフトさせる位相比較回路と、
を有することを特徴とする位相補正DLL回路。A phase correction circuit according to any one of claims 1 to 5;
A first bidirectional shift register to which the first control signal CCj is output in parallel;
A phase comparison circuit that shifts the bidirectional shift register in one direction or the other in accordance with the advance / delay of the phase so that the phase of the generated clock φn with respect to the reference clock is substantially matched;
A phase correction DLL circuit comprising:
上記レファランスクロックに対し、第2制御信号PCkに応じた位相の上記生成クロックφ1〜φnを作成する多位相クロック生成回路と、
上記位相比較回路によりシフト制御され、該第2制御信号PCjが並列出力される第2双方向シフトレジスタと、
を有することを特徴とする多位相クロック生成DLL回路。A phase correction DLL circuit according to claim 6;
A multi-phase clock generation circuit for generating the generated clocks φ1 to φn having a phase corresponding to the second control signal PCk with respect to the reference clock;
A second bidirectional shift register that is shift-controlled by the phase comparison circuit and outputs the second control signal PCj in parallel;
A multi-phase clock generation DLL circuit comprising:
遅延素子がN個縦続接続され、上記第2制御信号PCkに応答して、一端に供給される信号が該N個中の連続したk個の該遅延素子を通る第1遅延ラインと、
遅延素子がN個縦続接続され、一端が該第1遅延ラインの他端に接続され、該第2制御信号PCkに応答して、該一端に供給される信号が該N個中の連続したk個の該遅延素子を通る第2遅延ラインと、
該第2遅延ラインの他端の出力と上記レファランスクロックとの一方を選択して該第1遅延ラインの該一端に供給する選択回路と、
該第1遅延ラインの該他端の出力によりシフトされ、上記生成クロックφ1〜φnの奇数番目に対応したものを並列出力する第1リングカウンタと、
該第2遅延ラインの該他端の出力によりシフトされ、該生成クロックφ1〜φnの偶数番目に対応したものを並列出力する第2リングカウンタと、
該選択回路に対し、該レファランスクロックの前縁部又は後縁部を選択させ、残りの時間において該第1遅延ラインの他端の出力を選択させる選択制御回路と、
を有することを特徴とする請求項7記載の多位相クロック生成DLL回路。The multi-phase clock generation circuit is
N delay elements are cascaded, and in response to the second control signal PCk, a first delay line in which a signal supplied to one end passes through the k consecutive delay elements in the N,
N delay elements are cascaded, one end is connected to the other end of the first delay line, and in response to the second control signal PCk, a signal supplied to the one end is a continuous k of the N. A second delay line through the delay elements;
A selection circuit that selects one of the output of the other end of the second delay line and the reference clock and supplies the selected one to the one end of the first delay line;
A first ring counter that is shifted by the output of the other end of the first delay line and outputs in parallel the odd numbered ones of the generated clocks φ1 to φn;
A second ring counter that is shifted by the output of the other end of the second delay line and outputs in parallel the even-numbered ones of the generated clocks φ1 to φn;
A selection control circuit that causes the selection circuit to select a leading edge or a trailing edge of the reference clock and to select an output of the other end of the first delay line in the remaining time;
The multi-phase clock generation DLL circuit according to claim 7, comprising:
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